DE60027308T2

DE60027308T2 - ELECTRODE FIELD WITH UNINTERRUPTED ELECTRODE DISTANCE

Info

Publication number: DE60027308T2
Application number: DE60027308T
Authority: DE
Inventors: T. Lawrence Blackburn North COHEN
Original assignee: University of Melbourne
Current assignee: University of Melbourne
Priority date: 1999-08-27
Filing date: 2000-08-28
Publication date: 2007-01-11
Anticipated expiration: 2020-08-29
Also published as: ATE323395T1; DE60027308D1; AU6672900A; US7184843B1; EP1206898A1; JP2003508993A; EP1206898A4; WO2001017315A1; AUPQ249899A0; EP1206898B1; CA2380434A1

Abstract

An electrode array for use with a cochlear implant is disclosed, which has electrodes selectively spaced to better target selected regions of the cochlea. In one form, the spacing between adjacent electrodes decreases towards an apical end of the array allowing the electrodes to better target receptors on the inner wall of the scala timpani of the cochlea.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Elektrodenanordnung zur Implantation innerhalb einer Kochlea.The The invention relates to an electrode assembly for implantation inside a cooking lair.

Elektrodenanordnungen innerhalb der Kochlea werden seit über vielen Jahre erfolgreich als ein Anregungsmechanismus für Gehörprothesen eingesetzt. Die Funktion der Anordnung besteht in der Bereitstellung elektrischer Reize durch die Auswahl einer oder mehrerer Elektroden in der Anordnung und der Lieferung eines Reizimpulses zu den Elektroden um einen Höreindruck für einen Patienten zu erzeugen.electrode assemblies within the Kochlea have been successful for over many years as an excitation mechanism for hearing prostheses used. The function of the arrangement is to provide electrical stimuli by selecting one or more electrodes in the placement and delivery of a stimulus to the electrodes a listening impression for one To create patients.

Die Anordnung ist mit einer Empfangs-Anregungseinheit verbunden, welche ihrerseits typischerweise transkutan mit einem extern getragenen Sprachprozessor und einem elektroakustischen Wandler in Verbindung steht.The Arrangement is connected to a receive excitation unit, which in turn, typically transcutaneously with an externally borne speech processor and an electroacoustic transducer in communication.

Mit der Zeit sind viele unterschiedliche Strategien sowohl hinsichtlich der Sprachanalyse, als auch hinsichtlich der durch den Wandler empfangenen Tonsignale und für die Darstellung geeigneter Reize an ausgewählten Elektroden in der Anordnung angewandt worden um die Sprache und die Wahrnehmung des Patienten zu optimieren.With There are many different strategies in terms of time the speech analysis, as well as with respect to the received by the transducer Sound signals and for the representation of appropriate stimuli applied to selected electrodes in the array to optimize the language and the perception of the patient.

Die meisten kommerziell verfügbaren kochlearen Implantate verwenden Elektrodenanordnungen in welchen die Elektroden im Wesentlichen entlang der Länge der Anordnung gleich beabstandet sind.The most commercially available Kochlear implants use electrode assemblies in which the electrodes are equally spaced substantially along the length of the array.

Das Dokument US 5649970 beschreibt eine Elektrodenanordnung in der die Beabstandung zwischen den Elektroden nicht notwendigerweise konstant ist.The document US 5649970 describes an electrode arrangement in which the spacing between the electrodes is not necessarily constant.

Kürzlich sind auf Grund eines verbesserten Verständnisses der Physiologie der Kochlea eine Anzahl von Vorschlägen zur Bereitstellung einer Elektrodenanordnung gemacht worden, welche derart gestaltet ist, dass sie in der Nähe der inneren Wand der Skala Tympani positioniert ist (siehe hierzu WO 96/31087). Durch die Positionierung der Anordnung an diesem Ort wird die elektrische Anregung, welche über die Elektroden an eine bestimmte Seite an der Kochlea geliefert wird genauer angebracht, mit dem Ergebnis, dass in einem verbesserten System eine bessere Wahrnehmung bezüglich des Hörens des Patienten zur Verfügung steht.Recently due to an improved understanding of the physiology of Kochlea a number of suggestions to provide an electrode assembly which is such is designed that they are close the inner wall of the scale tympani is positioned (see WO 96/31087). By positioning the arrangement in this location is the electrical stimulation, which via the electrodes to a specific side delivered to the cooking spoon is more accurately attached, with the result that in an improved system a better Perception regarding of hearing of the patient stands.

Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Elektrodenanordnung, welche die Wiedergabequalität der Wiedergabe des Audiospektrums in der Wahrnehmung des Empfängers eines kochlearen Implantates für eine gegebene Anzahl von Elektroden verbessert.One Aspect of the present invention is the provision of an electrode arrangement, which the reproduction quality the reproduction of the audio spectrum in the perception of the recipient of a cochlear implant for improves a given number of electrodes.

Dieses Anliegen der Erfindung wird durch ein Gerät entsprechend Anspruch 1 beschrieben. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Gerätes sind in den Unteransprüchen 2 bis 7 beschrieben.This The purpose of the invention is described by a device according to claim 1. Advantageous embodiments of the device are in the dependent claims 2 to 7 described.

Entsprechend einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Elektrodenanordnung mit einer Beabstandung der Elektroden bereitgestellt, die variiert um eine höhere Dichte an Elektroden in besonderen Bereichen zu erzielen – beispielsweise entlang eines Teiles der Anordnung, welches zur Anregung eines oder mehrerer Abschnitte der neuronalen Strukturen korrespondierend mit Frequenzbändern, welche als besonders wichtig für die Spracherkennung betrachtet werden. Dies kann auf vielen unterschiedlichen Betrachtungsweisen basieren – wobei das Wesentliche dieses Anliegens der Erfindung einfach darin besteht, Elektroden mit verringerten Abständen in Bereichen von besonderem Interesse anzuordnen.Corresponding Another aspect of the present invention is an electrode assembly provided with a spacing of the electrodes that varies to a higher one Density of electrodes in special areas to achieve - for example along a part of the arrangement, which for excitation of one or several sections of the neural structures corresponding to Frequency bands, which is especially important for the speech recognition will be considered. This can be on many different Considerations are based - where the essence of this concern of the invention is simply Electrodes with reduced distances in areas of particular interest.

Die Erfindung wird nun anhand von begleitenden Figuren mit entsprechenden Bezugszeichen näher beschrieben:The Invention will now be described with reference to accompanying figures Reference numerals closer described:

1 zeigt eine schematische bildliche Darstellung einer herkömmlichen Elektrodenanordnung in einer Skala Tympani; und 1 shows a schematic pictorial representation of a conventional electrode arrangement in a scale tympani; and

2 zeigt eine schematische bildliche Darstellung einer Elektrodenanordnung mit nicht gleichförmiger Beabstandung der Elektroden. 2 shows a schematic pictorial representation of an electrode assembly with non-uniform spacing of the electrodes.

Mit Bezug auf 1 wird diese Betrachtung basiert auf ein Röntgenbild einer implantierten Anordnung mit einem gekrümmten Aufbau, beispielsweise einer Anordnung entsprechend der PCT/AU99/00391 mit dem Anmelder Kochlea Limited. Es kann davon ausgegangen werden, dass dies eine Teilansicht ist, die die Skala Tympani 10 darstellt, welche sich durchaus zur Seite krümmt, wobei jedoch die Erfindung für die vorliegenden Zwecke unter Bezug auf eine zweidimensionale Projektion erklärbar ist.Regarding 1 this observation is based on an X-ray image of an implanted device with a curved structure, for example an arrangement according to PCT / AU99 / 00391 with the Applicant Kochlea Limited. It can be assumed that this is a partial view of the scale tympani 10 which is quite curved to the side, however, the invention for the present purposes with respect to a two-dimensional projection is explainable.

Die gestrichelte Linie 15 stellt das Organ der Korti dar, an welche die Audiorezeptoren 12 an den Kreuzungen von radialen Linien 11 (lediglich eine ist derart bezeichnet) und dem Organ der Korti 15 angeordnet sind. Radiale Linien 11 sind so dargestellt, dass sie sich von dem Modioluszentrum 16 erstrecken und natürlich vollständig für den Zweck der bildlichen Darstellung der vorliegenden Erfindung ausgestaltet sind. Rezeptoren 12 sind aus Nervenstrukturen aufgebaut, die Spiralganglionzellen beinhalten, welche sich radial nach innen von dem Organ der Korti 15 erstrecken. Genau diese Zellen werden durch die Reize angeregt, die durch die Elektroden in einem kochlearen Implantat erzeugt werden.The dashed line 15 represents the organ of the corti to which the audioreceptors 12 at the intersections of radial lines 11 (only one is so named) and the organ of the Korti 15 are arranged. Radial lines 11 are shown as being away from the modiolus center 16 and, of course, are fully designed for the purpose of the pictorial illustration of the present invention. receptors 12 are composed of nerve structures that contain spiral ganglion cells, which extend radially inward from the organ of the cortices 15 extend. It is precisely these cells that are stimulated by the stimuli that pass through the electrodes a cochlear implant can be generated.

Es ist anzumerken, dass die Rezeptoren 12 in gleichmäßigen Intervallen entlang des Organes der Korti 15 (in kritischen Bändern) angeordnet sind, sogar wenn sich die Krümmung vergrößert, wie bei der kochlearen Spirale nach innen hin. Die wirksamste Anregung dieser Rezeptoren wird durch direkte Reizung mittels der Elektroden bewirkt und somit sind kochleare Implantate mit üblichem Aufbau bezüglich der Elektroden versehen, welche gleichmäßig beabstandet sind zu korrespondieren mit dem Abstand dieser kritischen Bänder. Diese Elektroden sind als Elemente 13 auf dem kochlearen Implantat 14 dargestellt.It should be noted that the receptors 12 at regular intervals along the body of the korti 15 (in critical bands), even as the curvature increases, as in the cochlear spiral inward. The most effective excitation of these receptors is effected by direct stimulation by means of the electrodes and thus cochlear implants of conventional construction are provided with respect to the electrodes which are evenly spaced corresponding to the spacing of these critical bands. These electrodes are as elements 13 on the cochlear implant 14 shown.

Es ist festgestellt worden, dass die Rezeptoren an der inneren Wand 18 der Skala Tympani 10 sensitiver sind. Entsprechend wurde ermittelt, dass ein besseres Ergebnis erzielt wird durch ein kochleares Implantat mit Elektroden, welche Rezeptoren an der inneren Wand anregen. Um dies zu erreichen werden die Elektroden gegen die innere Wand 18 angelegt um Kontakt mit den Rezeptoren 17 zu erzeugen (indem sie an den Kreuzungen radialer Linien 11 und der inneren Wand 18 der Skala Tympani 10 liegen).It has been found that the receptors on the inner wall 18 the scale tympani 10 are more sensitive. Accordingly, it has been found that a better result is achieved by a cochlear implant with electrodes that excite receptors on the inner wall. To achieve this, the electrodes are against the inner wall 18 created for contact with the receptors 17 (at the intersections of radial lines 11 and the inner wall 18 the scale tympani 10 lie).

Es lässt sich anhand der 2 zeigen, dass die Rezeptoren 17 an der inneren Wand 18 immer enger beabstandet werden, wenn sie sich immer mehr dem Zentrum der Spirale der Kochlea annähern. Somit werden zur Beibehaltung des wirksamen Anregungskontaktes mit den Rezeptoren 17 die Elektroden 13 der Elektrodenanordnung 14 mit abnehmendem Abstand gegeneinander versehen, je näher sie zum Ende an der Spitze der Elektrodenanordnung 14 liegen.It can be determined by the 2 show that the receptors 17 on the inner wall 18 becoming more and more closely spaced as they approach more and more the center of the spiral of the cooking lobe. Thus, to maintain the effective excitation contact with the receptors 17 the electrodes 13 the electrode assembly 14 provided with decreasing distance from each other, the closer they are to the end at the top of the electrode assembly 14 lie.

Damit kann mit dem Verständnis der Physiologie und Geometrie der Kochlea zusammen mit einem Verständnis der Nerven bezogenen Beschaffenheit der Kochlea eine Elektrodenanordnung derart gestaltet werden, dass die Wiedergabequalität der Reproduktion des Audiospektrums in der Wahrnehmung des Empfängers des kochlearen Implantates verbessert wird. Dies kann durch Anordnung der Position der Elektroden entlang der Elektrodenanordnung geschehen, so dass die spektrale Abdeckung der Elektroden jeweils maximiert ist um eine optimale Anregung der Kochlea zu erzielen.In order to can with understanding the physiology and geometry of the cochlea together with an understanding of Nerve related texture of the cochlea an electrode arrangement be designed so that the reproduction quality of the reproduction of the audio spectrum in the perception of the recipient of the cochlear implant improved becomes. This can be done by arranging the position of the electrodes along the electrode arrangement happen, so that the spectral coverage of the Electrodes each maximized to provide optimal stimulation of the cochlea to achieve.

Es kann davon ausgegangen werden, dass bei der Anwendung der vorliegenden Erfindung die Erregung durch die Elektroden als im Wesentlichen radial angesehen werden kann.It can be assumed that in the application of the present Invention, the excitation by the electrodes as substantially radial can be viewed.

Es kann ebenso erwünscht sein weitere zwei Wirkungen zusätzlich zu betrachten. Die Strukturen sind wesentlich komplizierter als in der schematischen Darstellung sichtbar. Am basalen Ende der Skala Tympani liegt das Organ der Korti näher an der inneren Wand 18 und der Abstand zu den meisten basalen Elektroden könnte reduziert werden um diesem Rechnung zu tragen. Am Ende an der Spitze befindet sich eine eckige Versetzung zwischen dem Organ der Korti 15 und den darunter liegenden Zellkörpern und auch hier könnte eine Anpassung stattfinden um diesem Effekt Rechnung zu tragen.It may also be desirable to consider further two effects in addition. The structures are much more complicated than visible in the schematic representation. At the basal end of the tympani scale, the organ of the korti is closer to the inner wall 18 and the distance to most basal electrodes could be reduced to account for this. At the end at the top there is an angular displacement between the organ of the Korti 15 and the underlying cell bodies, and again, an adaptation could take place to account for this effect.

Der Fachmann kann davon ausgehen, dass die vorliegende Erfindung durch existierende Technologien genau hergestellt werden kann, wobei jede gewünschte Geometrie oder Querschnittsform anwendbar ist. Die vorliegende Erfindung befasst sich mit dem Abstand der Elektroden, jedoch nicht mit deren Aufbau.Of the One skilled in the art may assume that the present invention is by Existing technologies can be made exactly, with any desired geometry or cross-sectional shape is applicable. The present invention is concerned with the distance of the electrodes, but not with their structure.

Claims

Electrode arrangement for use in a cochlear implant, wherein the electrode arrangement has an electrode distribution with electrodes (3) selectively positioned in this way 13 ), that the distance along the electrode assembly between successive electrodes is uniformly graded to better reach selected areas of the cooking lobe.

An electrode assembly according to claim 1, wherein the electrodes ( 13 ) are arranged so arranged that they on the inner wall ( 18 ) of the scale Typani ( 10 ) issue.

An electrode assembly according to claim 2, wherein the spacing along the electrode assembly between successive electrodes (Figs. 13 ) is designed such that it closely matches the spacing of auditory receptors ( 17 ) of the inner wall ( 18 ) of the scale tympani ( 10 ) correspond.

An electrode assembly according to any one of the preceding claims, wherein the spacing along the electrode assembly between successive electrodes ( 13 ) is lower at a tip of the electrode assembly than at a basal end.

An electrode assembly according to any one of claims 1 to 3, wherein, when used, the spacing along the electrode assembly between successive electrodes ( 13 ) towards the Modius Center ( 16 ) of the cooking lime is reduced.

An electrode assembly according to claim 1, wherein the spacing along the electrode assembly is between successive electrodes ( 13 ) by sections along the calculated population of the arrangement with lines ( 11 ) is determined which extend from a point of a Modius center through points that are equal in increments along the Korti ( 10 ) are spaced.

Kochleare prosthesis, which is an electrode assembly according to one of the preceding claims.